DE69508023T2 - Initial charge - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Zündsätze (Initialladungen) zur Verwendung in Aufschlagzündern für Munition und insbesondere, aber nicht ausschließlich auf Zündsätze für Randzündungsmunition.The invention relates to primers (initial charges) for use in impact fuses for ammunition and in particular, but not exclusively, to primers for rim-ignition ammunition.
Bisher beinhalteten derartige Zündsätze zwei empfindliche Primärexplosivbestandteile zusammen mit Oxidationsmitteln, Reibungsmitteln und Treibstoff. Der am üblichsten verwendete Hauptexplosivbestandteil ist Bleistyphnat, das stets begleitet ist von einem zweiten Primärexploxivstoff, Tetrazen, der wesentlich ist, um der Zusammensetzung eine ausreichende Sensitivität gegenüber dem Aufschlag und ihr ein reproduzierbares Ansprechverhalten zu verleihen. Das am üblichsten verwendete Oxidationsmittel ist Bariumnitrat und Antimonsulfid wird oft als Treibstoff verwendet.Until now, such compositions have included two sensitive primary explosives together with oxidizers, friction agents and propellant. The most commonly used primary explosive is lead styphnate, which is always accompanied by a second primary explosive, tetrazene, which is essential to give the composition sufficient sensitivity to impact and a reproducible response. The most commonly used oxidizer is barium nitrate and antimony sulfide is often used as a propellant.
Diese Zündsätze beinhalten typischerweise Elemente wie Blei, Antimon und Barium, die inzwischen als hochtoxisch angesehen werden. Derartige Elemente erzeugen eine potentielle Gesundheitsgefährdung, insbesondere innerhalb abgeschlossener Schießstände, wo sie sich in der Atmosphäre und auf Oberflächen ansammeln. So bestand in den letzten Jahren eine Tendenz zu sogenannten ungiftigen Zündsätzen.These primers typically contain elements such as lead, antimony and barium, which are now considered highly toxic. Such elements pose a potential health hazard, particularly within enclosed shooting ranges, where they accumulate in the atmosphere and on surfaces. In recent years, there has been a trend towards so-called non-toxic primers.
Diese ungiftigen Zündsätze beinhalten Diazodinitrophenol (DDNP) zusammen mit einem sensibilisierenden Explosivstoff wie Tetrazen. Beispiele derartiger ungiftiger Zündsätze können in EP-Patent Nr. 0 440 873 (Blount Inc.), US-Patent Nr. 4 674 409 (Olin Corporation) und weiteren gefunden werden. Typischerweise war die Vollständigkeit der Zündung bei diesen Zusammensetzun gen insbesondere für Randzündungsmunition unzureichend. Bei den relativ uneingeschränkten Bedingungen, die bei der Ladung von Randzündung angetroffen werden, tritt die vollständige und schnelle Explosion der Zündladung nicht leicht auf.These non-toxic primers contain diazodinitrophenol (DDNP) together with a sensitizing explosive such as tetrazene. Examples of such non-toxic primers can be found in EP Patent No. 0 440 873 (Blount Inc.), US Patent No. 4 674 409 (Olin Corporation) and others. Typically, the completeness of ignition in these compositions was In particular, these requirements are inadequate for rim-ignition ammunition. Under the relatively unconstrained conditions encountered in loading rim-ignition ammunition, complete and rapid explosion of the primer charge does not easily occur.
Ferner führt das Erfordernis eines zweiten Primärexplosivstoffs wie Tetrazen, der als Sensibilisator in dem Zündsatz wirkt, zu zusätzlichen Anforderungen hinsichtlich der Vermischung und Herstellung. Die inhärente Farbe von DDNP führt zusätzlich dazu, daß sie innerhalb einer Munitionsummantelung (Munitionshülse) aus Messing schwer sichtbar ist.Furthermore, the requirement of a second primary explosive, such as tetrazene, acting as a sensitizer in the primer, introduces additional mixing and manufacturing requirements. The inherent color of DDNP also makes it difficult to see within a brass ammunition casing.
Es wäre vorteilhaft, einen ungiftigen Zündsatz zu schaffen, der einen einzigen Explosivstoff zusammen mit einem Reibmittel, Oxidationsmittel und Bindemittel umfaßt. Ferner entstünden beträchtliche Vorteile, wenn die Zusammensetzung eine Farbe aufweist, die leicht von einer Messingummantelung unterscheidbar wäre. Der Explosivstoff sollte keine toxischen Elemente enthalten, damit er ungiftig ist. Beispielsweise könnte er ein Salz eines nichttoxischen Elementes sein. Bekannte nichttoxische Explosivstoffe, die aus nichttoxischen Elementen gebildet sind, sind Metallsalze von Dinitrobenzofuroxan einschließlich der Kalium- und der Natriumsalze (KDNBF und NaDNBF).It would be advantageous to provide a non-toxic composition comprising a single explosive together with a friction agent, oxidizer and binder. Furthermore, significant advantages would be gained if the composition had a color that was easily distinguishable from a brass coating. The explosive should not contain any toxic elements to be non-toxic. For example, it could be a salt of a non-toxic element. Known non-toxic explosives formed from non-toxic elements are metal salts of dinitrobenzofuroxan including the potassium and sodium salts (KDNBF and NaDNBF).
Es ist zwingend erforderlich, daß die Randzündungsmunition geeigneterweise empfindlich ist, um eine gleichbleibende und verläßliche Zündung zu ermöglichen. Normalerweise werden mit Zündsätzen gefüllte Patronenhülsen getestet, indem ein bekanntes Gewicht aus einer bekannten Höhe auf einen Schlagbolzen fallengelassen wird, der an dem mit dem Zündsatz gefüllten Rand der Hülse anliegt. Es wird so erkannt, daß bei Fallenlassen des Gewichts auf den Bolzen der Rand eingedrückt wird und der Zündsatz explodiert. Die mittlere Feuerhöhe ist die Höhe, aus der das Gewicht fallengelassen werden muß, um 50% der Probenladungen explodieren zu lassen. Akzeptable Feuerhöhen variieren für verschiedene Arten von Munition und in großem Maße ist es wich tiger, daß der Zündsatz in seinem Ansprechverhalten gegenüber dem Aufschlag konsistent ist, als daß er zu empfindlich ist.It is imperative that the rimfire ammunition be suitably sensitive to provide consistent and reliable ignition. Typically, primer-filled cartridge cases are tested by dropping a known weight from a known height onto a firing pin resting against the primer-filled rim of the case. It is thus detected that when the weight is dropped onto the pin, the rim is depressed and the primer explodes. The mean firing height is the height from which the weight must be dropped to explode 50% of the sample charges. Acceptable firing heights vary for different types of ammunition and to a large extent it is important It is better that the primer is consistent in its response to impact than that it is too sensitive.
Die Gesamtfeuerhöhe ist diejenige, aus der das Gewicht fallengelassen werden muß, um sämtliche Ladungen (Initialladungen) in einer Probe (typischerweise 50 Ladungen) explodieren zu lassen. Typischerweise beträgt eine Gesamtfeuerhöhe unter Verwendung eines Gewichts von 2 oz (57 g) und eines Meißelbolzens, der sich in vielen Zielwaffen findet, zwischen 9 bis 11" (229 - 279 mm), welche für Randzündzielmunition akzeptabel ist.Total height of fire is the height from which the weight must be dropped to explode all of the charges (priming charges) in a sample (typically 50 charges). Typically, total height of fire using a 2 oz (57 g) weight and a chisel bolt found in many target weapons is between 9 to 11" (229 - 279 mm), which is acceptable for rimfire target ammunition.
Der Zündsatz muß vollständig und schnell explodieren, wenn der Rand der Patrone in geeigneter Weise getroffen wird. Wie in EP 0 529 230 (Blount Inc.) und US-Patent Nr. 4 674 409 (Olin Corporation) gezeigt ist, kann eine Packung oberhalb des Zündsatzes in dem Rand einer derartigen Munition angebracht werden, um wenigstens anfänglich den Zündsatz räumlich einzuschränken, und die vollständige Verbrennung sicherzustellen, so daß die Wirkung der Zündung auf das Treibmittel erhöht wird. Eine derartige Beschränkung erfordert die Einführung von verbrennbaren Stoffen wie einer Schicht aus komprimiertem Treibmittel in die Patrone, die die Konsistenz des Treibimpuls, der der Kugel mitgegeben wird, stören kann und eine derartige Munition für ein Wettbewerbsschießen ungeeignet macht.The primer must explode fully and quickly when the rim of the cartridge is suitably struck. As shown in EP 0 529 230 (Blount Inc.) and US Patent No. 4 674 409 (Olin Corporation), a pack may be placed above the primer in the rim of such ammunition to spatially confine the primer at least initially and to ensure complete combustion so as to increase the effect of ignition on the propellant. Such confinement requires the introduction of combustible materials such as a layer of compressed propellant into the cartridge which can disrupt the consistency of the propulsive impulse imparted to the bullet and render such ammunition unsuitable for competitive shooting.
Leider haben bisherige Untersuchungen, bspw. in EP 0 580 486 (NCS Pyrotechnie et Technologies) gezeigt, daß eine Kombination zweier Primärexplosivstoffe nur wirkungsvoll ist, wenn KDNBF verwendet wird. Tetrazen muß als Sensibilisator verwendet werden. So wurde bisher gefunden, daß ein Zündsatz aus einem einzelnen Explosivstoff entweder zu ungleichmäßig oder zu unempfindlich ist.Unfortunately, previous investigations, for example in EP 0 580 486 (NCS Pyrotechnie et Technologies), have shown that a combination of two primary explosives is only effective if KDNBF is used. Tetrazene must be used as a sensitizer. It has thus far been found that a charge made from a single explosive is either too uneven or too insensitive.
In US-A-5 167 736 ist ein ungiftiger Zündsatz zur Verwendung in einem Aufschlagzünder (Aufschlagladung) offenbart, der im Prinzip Diazodinitrophenol und Bor umfaßt. Die Zusammensetzung kann auch ein Oxidationsmittel, einen Treibstoff und Tetrazen als Sekundärexplosivstoff beinhalten.US-A-5 167 736 discloses a non-toxic primer composition for use in an impact detonator (impact charge) which basically comprises diazodinitrophenol and boron. The composition can also contain an oxidizer, a propellant and tetrazene as a secondary explosive.
In GB-A-1 210 604 ist ein Verfahren zur Herstellung des Bariumsalzes von Dinitrobenzofuroxan aus dem Natriumsalz offenbart, wobei das Bariumsalz als Initialladungsexplosivstoff geeignet ist. Zusätzliche sensibilisierende Explosivstoffe erhöhen die Herstellungskomplexität und Herstellungskosten. Ferner ist der sensibilisierende Explosivstoff Tetrazen instabil und kann sich mit der Zeit verschlechtern und beeinträchtigt so das Leistungsvermögen der Ladung (des Zünders).GB-A-1 210 604 discloses a process for producing the barium salt of dinitrobenzofuroxan from the sodium salt, the barium salt being suitable as an initiator charge explosive. Additional sensitizing explosives increase manufacturing complexity and costs. Furthermore, the sensitizing explosive tetrazene is unstable and can deteriorate over time, thus affecting the performance of the charge (the detonator).
Typischerweise werden Zündsätze als Paste mit ein wenig Wasser vermischt. Diese Paste wird dann verteilt und in Löcher gepackt, die in einer Ladungsplatte vorgesehen sind. Der Zylinder des Zündsatzes, der in jedes Loch gepackt wurde, stellt die Ladungsmenge für jede Hülse oder Schlagkappe dar.Typically, primers are mixed as a paste with a little water. This paste is then distributed and packed into holes provided in a charge plate. The cylinder of primer packed into each hole represents the amount of charge for each case or percussion cap.
Die Paste wird aus der Ladungsplatte als Pellet in jede Hülse oder Kappe mit einer geeigneten Stange oder einem geeigneten Stift ausgestoßen. So liegt auf dem Boden jeder Hülse ein zylindrisch geformtes Volumen der Zündsatzpaste vor. Bei Randzündungsmunition ist es erforderlich, diesen Zündsatz gleichmäßig in den Rand auf der Basis der Hülse zu packen. Eine übliche Technik ist es, ein in die Hülse eingesetztes Werkzeug zu drehen, so daß die Ladung in dem Rand verpackt wird. Der Zünder wird wirksamerweise in den Rand gequetscht oder gepumpt.The paste is ejected from the charge plate as a pellet into each case or cap by means of a suitable rod or pin. This provides a cylindrically shaped volume of primer paste at the bottom of each case. In rim-ignited ammunition it is necessary to pack this primer evenly into the rim at the base of the case. A common technique is to rotate a tool inserted into the case so that the charge is packed into the rim. The primer is effectively squeezed or pumped into the rim.
Wenn sich der Zündsatz einmal in dem Rand befindet, wird jede Hülse entweder zwangsweise oder natürlich getrocknet, um restliches Wasser innerhalb der Zusammensetzung auszutreiben, so daß eine trockene Ausrundung aus einer empfindlichen Zusammensetzung um die Basis der Hülse herum verbleibt. Falls erforderlich kann ein geringer Anteil eines wasserlöslichen Haftmittels oder Bindemittels in der Mischung enthalten sein, um die Integrität der Ausrundung sicherzustellen. In der Tabelle sind Trockenanteile zum Vergleich zwischen den Zusammensetzungen angegeben.Once the primer is in the rim, each case is dried either forcibly or naturally to expel any residual water within the composition, leaving a dry fillet of sensitive composition around the base of the case. If required, a small amount of a water-soluble adhesive or binder may be included in the mix to ensure the integrity of the fillet. The table shows Dry matter contents are given for comparison between compositions.
Gemäß der Erfindung wird ein ungiftiger Zündsatz bereitgestellt, der zur Verwendung in Randzündungsmunition geeignet ist, und als Trockengewichtsprozentsatz ein Dinitrobenzofuroxansalz als einzigen Primärexplosivstoff im Bereich von 25 bis weniger als 50%, ein Oxidationsmittel im Bereich von 10 bis 40% und ein Reibmittel im Bereich von 10 bis 40% umfaßt, wobei die Zusammensetzung kein Tetrazen aufweist.According to the invention there is provided a non-toxic primer composition suitable for use in rimfire ammunition comprising as a dry weight percentage a dinitrobenzofuroxan salt as the only primary explosive in the range of 25 to less than 50%, an oxidizer in the range of 10 to 40% and a friction agent in the range of 10 to 40%, the composition not comprising tetracene.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein ungiftiger Zündsatz bereitgestellt, der aufweist ein Dinitrobenzofuroxansalz im Bereich von 40 bis 45% zusammen mit einem Oxidationsmittel im Bereich von 17 bis 35% und Bor- und/oder Glaspartikel im Bereich von 15 bis 40%, ausgedrückt als Trockengewichtsprozentsatz. Wenn Borpartikel/-kristalle verwendet werden, kann es bevorzugt sein, sie in Mengen im Bereich von 20 bis 35% oder 30 bis 35% einzumischen, abhängig von der Grobheit der Borteilchen.In a particular embodiment of the invention there is provided a non-toxic primer comprising a dinitrobenzofuroxan salt in the range of 40 to 45% together with an oxidizer in the range of 17 to 35% and boron and/or glass particles in the range of 15 to 40% expressed as a dry weight percentage. When boron particles/crystals are used it may be preferable to mix them in amounts in the range of 20 to 35% or 30 to 35% depending on the coarseness of the boron particles.
Das Oxidationsmittel kann bspw. Kaliumnitrat, Mangandioxid oder Zinkperoxid sein.The oxidizing agent can be, for example, potassium nitrate, manganese dioxide or zinc peroxide.
Wenn Borteilchen als Reibmittel verwendet werden, ist es wünschenswert, Teilchen einer groben Fraktion einzusetzen, da sie hinsichtlich erhöhter Empfindlichkeit der Initialladungsverbindung wirksamer sind. Typische Bereiche derartiger Borteilchen sind 100 bis 150 um oder 75 bis 100 um oder eine Kombination derartiger Bereiche.When boron particles are used as an abrasive, it is desirable to use particles of a coarse fraction as they are more effective in increasing the sensitivity of the initial charge compound. Typical ranges of such boron particles are 100 to 150 µm or 75 to 100 µm or a combination of such ranges.
Borteilchen können 15 bis 40% der Zusammensetzung umfassen. Ein ungiftiger Ladungstreibstoff kann eingebaut werden, und macht 2 bis 20% des Trockengewichts aus. Ein Bindemittel kann 0,5 bis 5 Gew.-% umfassen.Boron particles may comprise 15 to 40% of the composition. A non-toxic cargo propellant may be incorporated, and makes up 2 to 20% of the dry weight. A binder may comprise 0.5 to 5% by weight.
Vorzugsweise ist das Reibmittel gemahlenes Glas oder Borteilchen.Preferably, the abrasive is ground glass or boron particles.
Vorzugsweise ist der verwendete Treibstoff Aluminiumpulver, Kalziumsilizid, Schwefel, gesiebtes Kugeltreibpulver oder ein ähnliches Material.Preferably, the propellant used is aluminum powder, calcium silicide, sulfur, sieved bullet propellant powder or a similar material.
Eine gewünschte Zusammensetzung der Ladung (Initialladung) besteht aus 45% Dinitrobenzofuroxansalz, 15% Oxidationsmittel, 35% Reibmittel und einem Rest aus Treibstoff und Bindemittel. Alternativ können 40% KDNBF, 25% Oxidationsmittel, 35% Reibmittel verwendet werden.A desired composition of the charge (initial charge) consists of 45% dinitrobenzofuroxan salt, 15% oxidizer, 35% friction agent and a balance of fuel and binder. Alternatively, 40% KDNBF, 25% oxidizer, 35% friction agent can be used.
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende Tabelle 1 beschrieben, welche verschiedene Zündsätze und die Ergebnisse darstellt.Embodiments of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying Table 1 which sets out various primers and the results.
In den Spaltenüberschriften von Tabelle 1 ist die Schlagempfindlichkeit durch die mittlere Feuerhöhe H, die Standardabweichung S und die Anzahl von nicht zündenden Hülsen unter 50 untersuchten Proben bei einer Fallhöhe von 9 inches (229 mm) angegeben, wobei alle Untersuchungen in einem Testgehäuse aus Stahl durchgeführt wurden, das mit einem Meißelbolzen ausgestattet war und es wurde ein Gewicht von 2 oz (57 g) verwendet. Es ist erkennbar, daß eine geringe Anzahl von Fehlzündungen bei 9 inches (229 mm) eine gute Empfindlichkeit angibt.In the column headings of Table 1, the impact sensitivity is given by the mean height of fire H, the standard deviation S and the number of non-igniting cases among 50 samples tested at a drop height of 9 inches (229 mm), all tests being conducted in a steel test case equipped with a chisel bolt and using a 2 oz (57 g) weight. It can be seen that a low number of misfires at 9 inches (229 mm) indicates good sensitivity.
Unter Berücksichtigung von Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung A das Kaliumsalz von Dinitrobenzofuroxan, gemischt mit Kaliumnitrat als Oxidationsmittel, Tetrazen als Sekundärexplosivstoff oder Sensibilisator und Glaspulver als Reibmittel. Die mittlere Feuerhöhe (H) und Standardabweichung (S) der Feuerhöhe sind beide akzeptabel. Diese Zusammensetzung A entspricht EP 0 580 486 (NCS), wobei gemäß dieser Lehre nach dem Stand der Technik ein Sekundärexplosivstoff oder Sensibilisator, Tetra zen, erforderlich ist, um ein gleichmäßiges Feuerhöhenverhalten für Dinitrobenzofuroxan-Zündsätze sicherzustellen.Taking into account Table 1, Composition A shows the potassium salt of dinitrobenzofuroxan mixed with potassium nitrate as oxidizer, tetrazene as secondary explosive or sensitizer and glass powder as friction agent. The mean fire height (H) and standard deviation (S) of fire height are both acceptable. This Composition A corresponds to EP 0 580 486 (NCS), according to which prior art teaching a secondary explosive or sensitizer, tetra zen, is required to ensure uniform fire height behavior for dinitrobenzofuroxan primers.
Die Zusammensetzungen B und C sind bekannte Bleistyphnat- Zündsätze, wobei Zusammensetzung B eine übliche "Drehladungs"- Zusammensetzung für Randzündmunition ist. Das Styphnat wird mit Bariumnitrat, Tetrazen, Farbstoff und Bleihypophosphit gemischt. Die Ergebnisse sind akzeptabel hinsichtlich der Feuerhöhe (H) und besser als Zusammensetzung A hinsichtlich der Konsistenz, wie es durch die Standardabweichung (S) der Feuerhöhe gezeigt ist. Auf ähnliche Weise wurde die Zusammensetzung C gemäß dem sogenannten ELEYPRIME-Verfahren von Eley Limited (UK Patent Nr. 1 569 874 und 2 075 OOOB) hergestellt und wurde in diesem Beispiel als Drehladungsmischung verwendet, welche gute Feuerhöhen und Konsistenz des Feuerhöhenverhaltens erzeugte. Jedoch erfordern diese Zusammensetzungen immer noch Tetrazen als Sensibilisator und besitzen somit eine komplizierte Zusammensetzung aus zwei Explosivstoffen. Der Farbstoff wird zugegeben, um sicherzustellen, daß die Ladung bei der visuellen Untersuchung in der Hülse sichtbar ist.Compositions B and C are known lead styphnate primers, Composition B being a common "spinning charge" composition for rimfire ammunition. The styphnate is mixed with barium nitrate, tetrazene, dye and lead hypophosphite. The results are acceptable in terms of height of fire (H) and better than Composition A in terms of consistency as shown by the standard deviation (S) of height of fire. Similarly, Composition C was prepared according to the so-called ELEYPRIME process of Eley Limited (UK Patent Nos. 1 569 874 and 2 075 OOOB) and was used in this example as a spinning charge mixture which produced good heights of fire and consistency of height of fire behavior. However, these compositions still require tetrazene as a sensitizer and thus have a complicated two explosive composition. The dye is added to ensure that the charge is visible in the case upon visual inspection.
Die Zusammensetzungen D - J und L - U sind Einzelexplosivladungen (Initialladungen) gemäß der Erfindung.The compositions D - J and L - U are single explosive charges (initial charges) according to the invention.
Die Zusammensetzung D umfaßte 40% Kaliumdinitrobenzofuroxan (KNDBF) mit 25% Kaliumnitrat als Oxidationsmittel und 35% gemahlenem Glas als Reibmittel. Die mittlere Feuerhöhe (H) ist gut und die Konsistenz, gezeigt durch die Standardabweichung (S) der Feuerhöhe ist herausragend. Das ballistische Verhalten kann in einigen Fällen möglicherweise aufgrund einer wirksamen Reduktion des Explosivgehalts von 45% (40% KDNBF, 5% Tetrazen) in Zusammensetzung A auf lediglich 40% KDNBF schwach sein.Composition D comprised 40% potassium dinitrobenzofuroxan (KNDBF) with 25% potassium nitrate as oxidizer and 35% ground glass as abrasive. The mean height of fire (H) is good and the consistency as shown by the standard deviation (S) of height of fire is outstanding. The ballistic performance may be poor in some cases possibly due to an effective reduction of the explosive content from 45% (40% KDNBF, 5% tetrazene) in Composition A to only 40% KDNBF.
Die Zusammensetzung E besitzt einen ähnlichen Explosivgehalt wie Zusammensetzung D, aber es wurden 5% Aluminiumpulver als Treibstoff zusammen mit 2% Dextrin als Bindemittel auf Kosten des Oxidationsmittelgehalts zugegeben. Die mittlere Feuerhöhe (H) und Standardabweichung (S) blieben gut. Jedoch können ähnliche Probleme wie bei Zusammensetzung D hinsichtlich des Verhaltens aufgrund des Explosivgehalts auftreten.Composition E has a similar explosive content to composition D, but 5% aluminum powder was used as a propellant together with 2% dextrin as a binder at the expense of of the oxidizer content. The mean fire height (H) and standard deviation (S) remained good. However, similar problems as with composition D may occur in terms of behavior due to the explosive content.
Die Zusammensetzung F besaß 45% KDNBF mit ähnlichen Gehalten an KN03-Oxidationsmittel und Glas-Reibmittel wie Zusammensetzung E, aber keinen Treibstoff. Die mittlere Feuerhöhe (H) ist akzeptabel, aber die Konsistenz, gezeigt durch die Standardabweichung (S) ist reduziert; jedoch lag dies wahrscheinlich an Fehlern bei der Packung in dem Rand. Ferner wurde gefunden, daß eine Fehlzündung in einer Probe von 50 Hülsen auftrat, die bei 9" (229 mm) Fallhöhe untersucht wurden, aber dies ist akzeptabel innerhalb des Gesamtfeuerkriteriums von 9 bis 11" (229 bis 279 mm).Composition F had 45% KDNBF with similar levels of KN03 oxidizer and glass friction agent as composition E, but no fuel. The mean fire height (H) is acceptable, but the consistency shown by the standard deviation (S) is reduced; however, this was probably due to packing errors in the rim. Furthermore, one misfire was found to occur in a sample of 50 cases tested at 9" (229 mm) drop height, but this is acceptable within the overall fire criteria of 9 to 11" (229 to 279 mm).
Die Zusammensetzung G besaß den gleichen Gehalt des Explosivstoffs KDNBF aber reduzierten Gehalt des Oxidationsmittels KN03, um 5% Schwefel als Treibstoff unterzubringen. Die mittlere Feuerhöhe (H) ist leicht verbessert im Vergleich mit der Zusammensetzung F und die Konsistenz ist viel besser. Jedoch gab es zwei Fehlzündungen in einer Probencharge von 50 Probehülsen bei einer Fallhöhe von 9" (229 mm), aber wiederum ist dies akzeptabel innerhalb des gewünschten Gesamtfeuerkriteriums.Composition G had the same level of the explosive KDNBF but reduced the level of the oxidizer KN03 to accommodate 5% sulfur as the fuel. The average height of fire (H) is slightly improved compared to composition F and the consistency is much better. However, there were two misfires in a sample batch of 50 sample cases at a drop height of 9" (229 mm), but again this is acceptable within the desired overall fire criteria.
Während des Verfahrens zum Füllen der Ladungsplatte wurde festgestellt, daß Zusammensetzung G eine Zerfalls- oder Fraktionierungstendenz möglicherweise aufgrund der Wirkung des wasserabstoßenden Mittels Schwefel besaß. Jedoch gab es keinen offensichtlichen Vorteil oder schädlichen Effekt bei der Zugabe von Schwefel im Vergleich zu Aluminiumpulver.During the process of filling the charge plate, it was found that Composition G had a tendency to disintegrate or fractionate possibly due to the effect of the water repellent sulfur. However, there was no obvious benefit or detrimental effect from the addition of sulfur as compared to aluminum powder.
Die Zusammensetzung H ist ähnlich der Zusammensetzung E, indem Aluminiumpulver als Treibstoff verwendet wird, außer daß der Gehalt des Explosivstoffs KDNBF um 5% erhöht wurde. Die Ergeb nisse ergeben eine leicht größere mittlere Feuerhöhe (H) aber bessere Konsistenz. Jedoch war das ballistische Verhalten sehr gut und vergleichbar mit gegenwärtiger hochklassiger Randzündungsmunition.Composition H is similar to composition E, using aluminum powder as fuel, except that the content of the explosive KDNBF was increased by 5%. The results The results show a slightly higher mean height of fire (H) but better consistency. However, the ballistic behavior was very good and comparable to current high-quality rimfire ammunition.
Die mit der Zusammensetzung H geladenen Hülsen (.22LR) wurden mit 72 mg Einfach-Basistreibmittel geladen, mit Kugeln gefüllt und mit einer Führungsnut versehen und auf übliche Weise geschmiert, um Kaliber .22-Munition mit Standardgeschwindigkeit herzustellen. Die aufgezeichneten Drücke und Mündungsgeschwindigkeiten waren im Mittel 106,6 MPa (Standardabweichung 3,4 MPa) (14740 psi (Standardabweichung 490 psi)) und 325 m (1067 Fuß) pro Sekunde (Standardabweichung 2, 2 (7,1)). Die Durchmesser von 10-Schuß-Gruppen bei 50 Meter Abstand waren 19,1, 11,3, 16,2, 13,1 und 12,4 mm. Die Durchmesser der Gruppen bei 91,4 m (100 yds) waren 36,1, 22,2, 28,7, 32,7 und 27,9 mm. Die Zusammensetzung I besaß einen Gehalt an konsistentem, hochexplosivem KDNBF, aber die Anteile des Oxidationsmittels KN03 und des gemahlenen Glases wurden umgekehrt im Verhältnis zur Zusammensetzung H. Die Ergebnisse sind schlecht, sowohl hinsichtlich der mittleren Feuerhöhe (H) als auch der Konsistenz. Somit ist das Reibmittel (Glas) wichtig, um eine praktische Ladung aus Dinitrobenzofuroxansalzen bereitzustellen. Ein hoher Glasanteil ist wichtig bei Einzel-Explosivladungen aus DNBF- Salzen.The cases loaded with composition H (.22LR) were loaded with 72 mg of single base propellant, filled with bullets and provided with a guide groove and lubricated in the usual way to produce standard velocity .22 caliber ammunition. The recorded pressures and muzzle velocities were on average 106.6 MPa (standard deviation 3.4 MPa) (14740 psi (standard deviation 490 psi)) and 325 m (1067 feet) per second (standard deviation 2.2 (7.1)). The diameters of 10-shot groups at 50 meters were 19.1, 11.3, 16.2, 13.1 and 12.4 mm. The diameters of the groups at 91.4 m (100 yds) were 36.1, 22.2, 28.7, 32.7 and 27.9 mm. Composition I contained consistent, high explosive KDNBF, but the proportions of oxidizer KN03 and ground glass were inversely proportional to composition H. The results are poor in both average fire height (H) and consistency. Thus, the friction agent (glass) is important in providing a practical charge of dinitrobenzofuroxan salts. A high glass content is important in single explosive charges of DNBF salts.
Die Zusammensetzung J besaß, im Vergleich zu vorhergehenden Zusammensetzungen, ungefähr die gleichen Anteile des Oxidationsmittels KNO&sub3; und des Reibmittels gemahlenes Glas. Die Zusammensetzung J besitzt ungefähr einen Gehalt im mittleren Bereich und ergibt ungefähr mittlere Ergebnisse. Jedoch ergab sich bei dem Test der Probe eine überraschend geringe Anzahl von Fehlzündungen bei einem Test von 50 Hülsen bei 9" (229 mm) Fallhöhe.Composition J had approximately equal levels of KNO3 oxidizer and ground glass friction agent compared to previous compositions. Composition J has approximately mid-range levels and gives approximately mid-range results. However, when tested, the sample showed a surprisingly low number of misfires when tested on 50 cases at 9" (229 mm) drop height.
Die Zusammensetzung K besaß mit 50% einen erhöhten Gehalt an KDNBF, während der Gehalt des Oxidationsmittels KNO&sub3; auf 10% reduziert wurde. Die Gehalte an Treibstoff (Aluminiumpulver), Glas und Bindemittel waren ähnlich zu vorhergehenden Zusammensetzungen. Die mittlere Feuerhöhe (H) und Standardabweichung (S) sind akzeptabel, aber es scheint, daß eine Reduktion des Leistungsverhaltens im Vergleich mit einer aufgrund eines erhöhten Gehalts an Explosivstoff gegenüber vorhergehenden Zündsätzen erwarteten Verbesserung vorliegt. Wiederum liegt dies höchstwahrscheinlich an der Verteilung der Inhaltsstoffe.Composition K had an increased content of KDNBF at 50%, while the content of the oxidizer KNO3 was reduced to 10%. The contents of fuel (aluminium powder), glass and binder were similar to previous compositions. The mean fire height (H) and standard deviation (S) are acceptable, but there appears to be a reduction in performance compared to an improvement expected from an increased explosive content over previous primers. Again, this is most likely due to the distribution of ingredients.
Die Zusammensetzung L besaß den Explosivstoff KDNBF mit 45% und lediglich 10% Oxidationsmittel (KNO&sub3;) aber einen erhöhten Gehalt von 40% an Reibmittel (Glas). Die mittlere Feuerhöhe ist gut, aber die Konsistenz ist herausragend. Ferner wurden keine Fehlzündungen bei einem Test von 50 Hülsen bei 9" (229 mm) Fallhöhe festgestellt.Composition L had 45% KDNBF explosive and only 10% oxidizer (KNO3) but an increased 40% friction agent (glass). The average height of fire is good, but the consistency is outstanding. Furthermore, no misfires were observed in a test of 50 cases at 9" (229 mm) drop.
In der Zusammensetzung M wurde Aluminiumpulver durch 5% gesiebtes Kugeltreibpulver als Treibstoff/Gas-Produzent ersetzt. Dies hat keinen schädlichen Effekt im Hinblick auf die mittlere Feuerhöhe (H) und die Standardabweichung (S). Auf ähnliche Weise waren in Zusammensetzung N, in der Kalziumsilizid als Treibstoff verwendet wird, die Ergebnisse konsistent mit dem vorhergehenden Leistungsverhalten.In composition M, aluminum powder was replaced by 5% sieved bullet propellant as the fuel/gas producer. This has no detrimental effect on the mean fire height (H) and standard deviation (S). Similarly, in composition N, where calcium silicide is used as the fuel, the results were consistent with the previous performance.
Die Zusammensetzung P ist ähnlich der Zusammensetzung F, außer daß anstelle von Kaliumnitrat das Oxidationsmittel fein verteiltes Mangandioxid ist. Die Ergebnisse der mittleren Feuerhöhe (H) und der Konsistenz sind zufriedenstellend. In ähnlicher Weise besitzt Zusammensetzung Q Zinkperoxid als Oxidationsmittel und die Ergebnisse sind gut. Jedoch stellte sich heraus, daß beide Zusammensetzungen P und Q ziemlich schwache Ergebnisse zeigen und deshalb kann es sein, daß sie keine ausreichende Brisanz für Randzündungskugelmunition besitzen, obwohl sie als Blindproben geeignet sein können.Composition P is similar to composition F except that instead of potassium nitrate the oxidizer is finely divided manganese dioxide. The results of mean height of fire (H) and consistency are satisfactory. Similarly, composition Q has zinc peroxide as the oxidizer and the results are good. However, both compositions P and Q were found to give rather weak results and therefore, although they may be suitable as blanks, they may not have sufficient explosive power for rimfire ball ammunition.
Bei der Zusammensetzung R erwies sich kristallines Bor als extrem effektives Reibmittel und ergibt phänomenale Empfindlichkeit. Es kann sich herausstellen, daß es zu empfindlich für den kommerziellen Einsatz ist.In composition R, crystalline boron has been shown to be an extremely effective abrasive and gives phenomenal sensitivity. It may turn out to be too sensitive for commercial use.
Die Ergebnisse der Zusammensetzung S mit eingemischtem kristallinem Bor mit einer Gritgröße von 100 bis 150 um bestätigt die Wirksamkeit von kristallinem Bor.The results of composition S with mixed crystalline boron with a grit size of 100 to 150 µm confirms the effectiveness of crystalline boron.
Die Ergebnisse der Zusammensetzung T mit eingemischtem kristallinem Bor mit einer Gritgröße von 75 bis 100 um zeigen, daß die Verwendung einer geringeren Gritgröße von kristallinem Bor die Empfindlichkeit verringert.The results of composition T with mixed crystalline boron with a grit size of 75 to 100 µm show that using a smaller grit size of crystalline boron reduces the sensitivity.
Erfindungsgemäß wurde auch gefunden, daß ein getrennter Ladungstreibstoff nicht immer nötig ist. In diesem Fall verhält sich Bor in gewisser Hinsicht als Treibstoff ebenso wie als Reibmittel, aber es ist nicht immer nötig, daß ein Ladungstreibstoff als solcher in dem Zündsatz vorhanden ist.According to the invention it has also been found that a separate charge propellant is not always necessary. In this case boron behaves in some respects as a propellant as well as a friction agent, but it is not always necessary for a charge propellant as such to be present in the ignition composition.
Die Ergebnisse der Zusammensetzung U zeigen, daß Mangandioxid mit gröberer Gritgröße (100 bis 150 um) zufriedenstellend in einer Randzündungsladung verwendet werden kann, offensichtlich durch Kombination der Wirkungsweise als Oxidationsmittel mit einem gewissen Reibungseffekt.The results for composition U show that manganese dioxide with coarser grit size (100 to 150 µm) can be used satisfactorily in a rim ignition charge, apparently by combining the action as an oxidizer with some frictional effect.
Die Zusammensetzung V ist eine einfache Mischung ohne Bindemittel oder getrenntem Treibstoff und zeigt sehr gute Empfindlichkeit und gute Ballistik.Composition V is a simple mixture without binder or separate fuel and shows very good sensitivity and good ballistics.
Die Zusammensetzung W ist in Tabelle 1 als Beispiel einer vergleichsweisen toxischen Ladung enthalten, die ansonsten zufriedenstellende Ergebnisse besitzt.Composition W is included in Table 1 as an example of a relatively toxic load which otherwise has satisfactory results.
Als Alternative zur Verwendung von KDNBF oder eines Dinitrobenzofuroxansalzes könnte ein Dinitrophenylazidsalz oder ein Diazinat als Primärexplosivstoff verwendet werden.As an alternative to using KDNBF or a dinitrobenzofuroxan salt, a dinitrophenyl azide salt or a diazinate could be used as the primary explosive.
In der Tabelle 1 identifizieren in der mit "weiteres" bezeichneten Spalte die Indizes, Zugaben oder Änderungen folgendes:In Table 1, in the column marked "Other", the indices, additions or changes identify the following:
1 = Bleihypophosphit1 = Lead hypophosphite
2 = gesiebtes Kugelpulver2 = sieved ball powder
3 = Kalziumsilizid3 = Calcium silicide
4 = Mangandioxid4 = Manganese dioxide
5 = Zinkperoxid5 = zinc peroxide
6 = Bor6 = Bor
7 = Schwefel7 = Sulfur
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ist klar, daß der Gehalt des Reibmittels der grundsätzliche bestimmende Faktor bei der Leistungsfähigkeit ist. Das Oxidationsmittel kann ohne zu starken schädlichen Effekt oder eine Verbesserung der Ergebnisse geändert werden, während der Gehalt des Reibmittels die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Es kann angenommen werden, daß viele splittartigen (gritartigen) Materialien einschließlich Sand, Mineralien, Karbiden, Kalziumsilizid, gemahlenem Koks und weiterem abrasivem Splitt zusammen mit gemahlenem Glas verwendet werden könnten, wie es gezeigt wurde. Die Tabelle zeigt einige Ergebnisse hinsichtlich der Fehlzündungen bei 9" (229 mm) Fallhöhe. Wie vorstehend angegeben, ist es im allgemeinem akzeptiert, daß eine Gesamtfeuerhöhe von zwischen 9" (229 mm) und 11" (279 mm) vorliegen muß. Wenn weniger als 2 Fehlzündungen bei 9" (229 mm) vorliegen, kann sicher angenommen werden, daß es keine oder lediglich seltene Fehlzündungen bei 11" (279 mm) gibt, eine akzeptable Gesamtfeuerhöhe für allgemeine Zielmunition. Aus den Fehlzündungsergebnissen ist klar, daß die Zusammensetzungen I und J, d. h. diejenigen, mit geringerem Gehalt des Reibungsmittels (Glas) schlechtere Ergebnisse zeigen. Derartige Ergebnisse betonen die Notwendigkeit eines hohen Gehalts an Reibungsmittel zur Schaffung eines Zündsatzes gemäß der Erfindung.From the results shown in Table 1, it is clear that the level of the abrasive is the principal determining factor in performance. The oxidizer can be changed without too much deleterious effect or improvement in results, while the level of the abrasive affects performance. It can be assumed that many grit-like materials including sand, minerals, carbides, calcium silicide, ground coke and other abrasive grit could be used together with ground glass as has been shown. The table shows some results regarding misfires at 9" (229 mm) drop height. As stated above, it is generally accepted that there must be a total height of fire of between 9" (229 mm) and 11" (279 mm). If there are less than 2 misfires at 9" (229 mm), it can be safely assumed that there are no or only rare misfires at 11" (279 mm), an acceptable total height of fire for general target ammunition. From the misfire results it is clear that compositions I and J, ie those with lower content of the friction agent (glass), show poorer results. Such results emphasize the need for a high content of friction agent to create an ignition composition according to the invention.
Bei einigen gegenwärtigen Bleistyphnat-Zündsätzen, die in hochqualitativer .22-RF-Zielmunition verwendet wird, wird in jeder Hülse in der Größenordnung von 36 mg Initialladung zusammen mit 25% Glas verwendet. Dies liegt am Einsatz einer Packungstechnik vom Eintriebstyp anstelle der Drehladung. So beträgt der Glasgehalt 9 mg, wogegen ein Einfach-Explosivzündsatz gemäß der Erfindung etwa 18 mg pro Hülse mit 35% oder 6 mg Glas aufweisen würde.Some current lead styphnate primers used in high quality .22 RF target ammunition use on the order of 36 mg of primer charge in each case along with 25% glass. This is due to the use of a single-drive type packing technique rather than a rotary charge. Thus the glass content is 9 mg, whereas a single explosive primer according to the invention would have about 18 mg per case with 35% or 6 mg of glass.
Typischerweise kann KDNBF eine Teilchengröße von etwa 10 um besitzen, das Oxidationsmittel kann eine Größe von etwa 100 bis 150 um und das Glas von 75 bis 150 um besitzen.Typically, KDNBF may have a particle size of about 10 µm, the oxidizer may have a size of about 100 to 150 µm, and the glass may have a size of about 75 to 150 µm.
Annehmbare Zusammensetzungsbereiche für potentielle Zündsätze sind (% Trockengewicht):Acceptable composition ranges for potential primers are (% dry weight):
KDNBF 25-55%, vorzugsweise 45%KDNBF 25-55%, preferably 45%
Oxidationsmittel 10-40%, vorzugsweise 15%Oxidizing agent 10-40%, preferably 15%
Reibmittel 10-45%, vorzugsweise 35%Abrasive 10-45%, preferably 35%
Treibstoff 3-15%, vorzugsweise 5%Fuel 3-15%, preferably 5%
Bindemittel 0,2-2%Binder 0.2-2%
Das bevorzugte DNBF-Salz ist Kaliumdinitrobenzofuroxan mit Kaliumnitrat als Oxidationsmittel.The preferred DNBF salt is potassium dinitrobenzofuroxan with potassium nitrate as the oxidizing agent.
Es ist verständlich, daß Dinitrobenzofuroxan in-situ innerhalb der Hülse bzw. Ummantelung hergestellt werden kann, so daß die Gefahr der Explosion beim Laden der Hülse verringert wird. Tabelle 1 It is understandable that dinitrobenzofuroxan can be produced in-situ within the case or casing, thus reducing the risk of explosion when loading the case. Table 1
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